9.1引言9.2數(shù)據(jù)傳送控制方式9.3中斷技術(shù)9.4緩沖技術(shù)9.5設(shè)備分配9.6I/O進程控制9.7設(shè)備驅(qū)動程序

除了CPU和內(nèi)存之外，其他大部分硬設(shè)備稱為外部設(shè)備隨著發(fā)展，外部設(shè)備開始走向多樣化、復(fù)雜化和智能化，OS的設(shè)備管理變的更加復(fù)雜9.1引言

按設(shè)備的使用特性分類

存儲設(shè)備輸入輸出設(shè)備終端設(shè)備脫機設(shè)備9.1.1設(shè)備的類別圖9.1按使用特性對外部設(shè)備的分類

按設(shè)備的從屬關(guān)系分類系統(tǒng)設(shè)備在OS生成時就已配置好的各種標準設(shè)備用戶設(shè)備由用戶自己安裝配置后由OS統(tǒng)一管理的設(shè)備9.1.1設(shè)備的類別

按設(shè)備的傳輸速率分類

低速設(shè)備：每秒幾個到數(shù)百字節(jié)。如Modem

中速設(shè)備：每秒數(shù)千到數(shù)萬字節(jié)。如打印機高速設(shè)備：每秒數(shù)百K到數(shù)兆。如磁盤、磁帶9.1.1設(shè)備的類別

按信息交換的單位分類字符設(shè)備：I/O傳輸?shù)膯挝皇亲止?jié)，如打印機、modem等。速率較低塊設(shè)備

：

I/O傳輸?shù)膯挝皇菈K，如磁盤、磁帶。速率高（幾兆）9.1.1設(shè)備的類別1.選擇和分配I/O設(shè)備以便進行數(shù)據(jù)傳輸操作2.控制I/O設(shè)備和CPU(或內(nèi)存)之間交換數(shù)據(jù)3.為用戶提供一個友好的透明接口，使得用戶在編制程序時，使用邏輯設(shè)備名，由系統(tǒng)實現(xiàn)從邏輯設(shè)備到物理設(shè)備（實際設(shè)備）的轉(zhuǎn)換。用戶能獨立于具體物理設(shè)備而方便的使用設(shè)備9.1.2設(shè)備管理的功能和任務(wù)設(shè)備管理的主要任務(wù)：4.提高設(shè)備和設(shè)備之間、CPU和設(shè)備之間，以及進程之間的并行操作度，以使OS獲得最佳效率9.1.2設(shè)備管理的功能和任務(wù)設(shè)備管理的主要任務(wù)：

1.

提供和進程管理系統(tǒng)的接口

2.

進行設(shè)備分配

3.實現(xiàn)設(shè)備和設(shè)備、設(shè)備和CPU等之間的并行操作

4.

進行緩沖區(qū)管理9.1.2設(shè)備管理的功能和任務(wù)設(shè)備管理的主要功能(1)程序直接接控制方方式；(2)中斷控制制方式；；(3)DMA方式；(4)通道方式式。9.2數(shù)據(jù)傳送送控制方方式外圍設(shè)備備和內(nèi)存存之間的的常用數(shù)數(shù)據(jù)傳送送控制方方式有4種。即：：選擇和衡衡量控制制方式的的原則：：數(shù)據(jù)傳送送速度足足夠高，，滿足用用戶的需需要但不不丟失數(shù)數(shù)據(jù)系統(tǒng)開銷銷小，所所需的處處理控制制程序少少能充分發(fā)發(fā)揮硬件件資源的的能力，，使得I/O設(shè)備盡量量忙，而而CPU等待時間間少9.2數(shù)據(jù)傳送送控制方方式控制者是是用戶進進程。由程序直直接控制制內(nèi)存或或CPU和外圍設(shè)設(shè)備之間間進行信信息傳送送的方式式。通常常又稱為為“忙—等”方式或循循環(huán)測試試方式在數(shù)據(jù)傳傳送過程程中，必必不可少少的一個個硬件設(shè)設(shè)備是I/O控制器9.2.1程序直接接控制方方式I/O控制器是OS同硬件之之間的接接口，它接收收CPU的命令，，并控制制I/O設(shè)備進行行實際的的操作.它有兩個個寄存器器：數(shù)據(jù)據(jù)緩沖寄寄存器、、控制寄寄存器。?？刂萍募拇嫫饔杏袔讉€重重要的信信息位：：啟動位位、完成成位、忙忙位。CPU外部設(shè)備控制邏輯控制寄存器I/O控制器數(shù)據(jù)寄存器9.2.1程序直接接控制方方式控制簡單單，需要要的硬件件支持少少缺點：CPU和外圍設(shè)設(shè)備只能能串行工工作，CPU的利用率率低不能實現(xiàn)現(xiàn)設(shè)備之之間的并并行工作作適用CPU執(zhí)行速度度慢且外外圍設(shè)備備較少的的系統(tǒng)9.2.1程序直接接控制方方式要求CPU與設(shè)備之之間有相相應(yīng)的中中斷請求求線，在在設(shè)備控控制器的的控制狀狀態(tài)寄存存器中有有相應(yīng)的的中斷位位傳送結(jié)構(gòu)構(gòu)圖9.3工作過程程圖9.49.2.2中斷控制制方式分析：同前相比比，CPU利用率大大大提高高，能支支持多道道程序和和設(shè)備的的并行操操作缺點：在一次數(shù)數(shù)據(jù)傳送送過程中中，發(fā)生生中斷的的次數(shù)較較多，消消耗CPU處理時間間外圍設(shè)備備多，中中斷次數(shù)數(shù)多會造造成CPU無法響應(yīng)應(yīng)中斷和和出現(xiàn)數(shù)數(shù)據(jù)丟失失現(xiàn)象9.2.2中斷控制制方式如果外圍圍設(shè)備的的速度也也非常高高，則可可能造成成數(shù)據(jù)緩緩沖寄存存器的數(shù)數(shù)據(jù)由于于CPU來不及取取走而丟丟失為減少中中斷對CPU造成的負負擔，可可采用DMA方式和通通道方式式9.2.2中斷控制制方式DMA方式又稱稱直接存存儲器訪訪問（DirectMemoryAccess）方式。。基本思想想是在外外設(shè)和主主存之間間開辟直直接的數(shù)數(shù)據(jù)交換換通路。。在DMA控制器的的控制下下，設(shè)備備同主存存之間可可成批交交換數(shù)據(jù)據(jù)，不用用CPU干預(yù)9.2.3DMA方式DMA方式的傳傳送結(jié)構(gòu)構(gòu)圖圖9.5DMA方式的數(shù)數(shù)據(jù)傳送送過程圖圖9.69.2.3DMA方式DMA方式與中中斷的主主要區(qū)別別1.中斷方式式是在數(shù)數(shù)據(jù)緩沖沖寄存區(qū)區(qū)滿后，，發(fā)中斷斷請求，，CPU進行中斷斷處理DMA方式則是是在所要要求傳送送的數(shù)據(jù)據(jù)塊全部部傳送結(jié)結(jié)束時要要求CPU進行中斷斷處理大大減少少了CPU進行中斷斷處理的的次數(shù)2.中斷方式式的數(shù)據(jù)據(jù)傳送是是由CPU控制完成成的而DMA方式則是是在DMA控制器的的控制下下不經(jīng)過過CPU控制完成成的9.2.3DMA方式DMA方式相類類似，也也是一種種內(nèi)存和和設(shè)備直直接進行行數(shù)據(jù)交交換的方方式。與與DMA方式不同同的是，，在通道道控制方方式中，，數(shù)據(jù)傳傳送方向向、存放放數(shù)據(jù)的的內(nèi)存始始址及傳傳送的數(shù)數(shù)據(jù)塊長長度均由由一個專專門負責責輸入/輸出的硬件件——通道來控制制。另外，，DMA方式每臺設(shè)設(shè)備至少需需要一個DMA控制器，而而通道控制制方式中，，一個通道道可控制多多臺設(shè)備與與內(nèi)存進行行數(shù)據(jù)交換換。9.2.4通道控制方方式為使中央處處理機從繁繁忙的I/O處理中擺脫脫出來，現(xiàn)現(xiàn)代大、中中型計算機機系統(tǒng)中設(shè)設(shè)置了專門門的處理I/O操作的處理理機，并把把這種處理理機稱為通通道。通道道在CPU的控制下獨獨立地執(zhí)行行通道程序序，對外部部設(shè)備的I/O操作進行控控制，以實實現(xiàn)內(nèi)存與與外設(shè)之間間成批的數(shù)數(shù)據(jù)交換。。通道=I/O處理機9.2.4通道控制方方式通道有它自自己的指令令系統(tǒng)，用用這些指令令編寫的程程序叫通道道程序，通通道只能執(zhí)執(zhí)行通道程程序，不可可能執(zhí)行用用戶進程。。通道程序保保存在內(nèi)存存中9.2.4通道控制方方式當完成CPU交給的任務(wù)務(wù)后，向CPU發(fā)出中斷信信號，請求求CPU的處理。這這樣就使得得CPU基本上擺脫脫了I/O操作的處理理工作，提提高了CPU與設(shè)備之間間的并行程程序，從而而提高了整整個計算機機系統(tǒng)的效效率。一個通道可可以分時的的方式執(zhí)行行幾道程序序。每道程程序控制一一臺外部設(shè)設(shè)備，因此此每道通道程程序稱為子子通道。9.2.4通道控制方方式每條通道指指令應(yīng)包含含以下的內(nèi)內(nèi)容：操作碼：它它規(guī)定指令令所執(zhí)行的的操作，如如讀、寫等等內(nèi)存地址：：標明數(shù)據(jù)據(jù)傳送時內(nèi)內(nèi)存的首址址計數(shù)：表示示傳送數(shù)據(jù)據(jù)的字節(jié)數(shù)數(shù)。通道程序結(jié)結(jié)束位R0，表示通道道程序是否否結(jié)束記錄結(jié)束標標志R1，表示所處處理的記錄錄是否結(jié)束束9.2.4通道控制方方式通道的種類類1.字節(jié)多路通通道：字節(jié)多路通通道是以字字節(jié)為基本本傳輸單位位，當一子子通道控制制的某臺外外設(shè)交換了了一個字節(jié)節(jié)后，就轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)向下一個個子通道，，以控制下下一臺設(shè)備備傳送一個個字節(jié)。這這就實現(xiàn)了了子通道的的循環(huán)輪轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)，以達到到多路控制制的目的，，字節(jié)多路路通道主要要用來控制制低速、并并且以字節(jié)節(jié)為基本傳傳送單位的的設(shè)備。如如打印機。。9.2.4通道控制方式式2.數(shù)據(jù)選擇通道道：這種通道一次次執(zhí)行一個通通道程序，控控制一臺設(shè)備備連續(xù)地傳送送一批數(shù)據(jù)，，當一個程序序執(zhí)行完后，，才轉(zhuǎn)向下一一個程序，它它的優(yōu)點是傳傳輸速度高，，缺點是一次次只能控制一一臺設(shè)備進行行I/O操作。它主要要用來控制高高速外設(shè)。如如磁盤。9.2.4通道控制方式式通道的種類3.數(shù)據(jù)多路通道道：這種通道是上上述兩種通道道的折中，可可以分時的方方式執(zhí)行多道道程序，每道道程序可傳送送一組數(shù)據(jù)。。它主要用于于中速設(shè)備的的控制。如磁磁帶機。9.2.4通道控制方式式通道的種類圖9.7通道方式的數(shù)數(shù)據(jù)傳送結(jié)構(gòu)構(gòu)通道方式的數(shù)數(shù)據(jù)輸入過程程如下：（1）當進程要求求設(shè)備輸入時時，CPU發(fā)指令指明I/O操作、設(shè)備號號和對應(yīng)通道道。（2）對應(yīng)通道收收到CPU發(fā)來的啟動指指令后，讀出出內(nèi)存中的通通道指令程序序、設(shè)置對應(yīng)應(yīng)設(shè)備的控制制狀態(tài)寄存器器的初值。（3）設(shè)備按通道道指令的要求求，把數(shù)據(jù)送送往內(nèi)存指定定區(qū)域。9.2.4通道控制方式式（4）若傳送結(jié)束束，I/O控制器通過中中斷請求線發(fā)發(fā)中斷信號請請求CPU做中斷處理。。（5）中斷處理結(jié)結(jié)束后，CPU返回到被中斷斷進程處繼續(xù)續(xù)執(zhí)行。（6）當進程調(diào)度度程序選中這這個已得到數(shù)數(shù)據(jù)的進程后后，才能進行行加工處理。。9.2.4通道控制方式式通道方式的數(shù)數(shù)據(jù)輸入過程程如下：新的通道思想想綜合了許多多新的技術(shù)在個人計算機機中，芯片組組中有專門的的I/O處理芯片，稱稱為IOP（IOProcessor），發(fā)揮通道道的作用9.2.4通道控制方式式通道的發(fā)展：：IBM390中，沿用了輸輸入輸出通道道概念I(lǐng)BM于1999年推出光纖通通道技術(shù)（稱稱為FICON），可通過FICON連接多達127個大容量I/O設(shè)備。傳輸速速度是333MHz／s，未來將達到到1GHz／s。光纖通道技術(shù)術(shù)具有數(shù)據(jù)傳傳輸速率高、、傳輸距離遠遠，可簡化大大型存儲系統(tǒng)統(tǒng)設(shè)計的優(yōu)點點，在大容量量高速存儲，，如大型數(shù)據(jù)據(jù)庫、多媒體體、數(shù)字影像像等應(yīng)用領(lǐng)域域，有廣泛前前景9.2.4通道控制方式式通道的發(fā)展：：中斷引入計算算機系統(tǒng)的重重要性在設(shè)備和CPU之間的通信其他突發(fā)事件件9.3中斷技術(shù)中斷(Interrupt)：計算機在執(zhí)行行期間，系統(tǒng)統(tǒng)內(nèi)發(fā)生任何何非尋常的或或非預(yù)期的急急需處理事件件，使得CPU暫時中斷當前前正在執(zhí)行的的程序而轉(zhuǎn)去去執(zhí)行相應(yīng)的的事件處理程程序，待處理理完畢后又返返回原來被中中斷處繼續(xù)執(zhí)執(zhí)行或調(diào)度新新的進程執(zhí)行行的過程9.3.1中斷的基本概概念中斷源：引起中斷發(fā)發(fā)生的事件中斷請求:中斷源向CPU發(fā)出的請求中中斷處理信號號稱為中斷請請求中斷響應(yīng):CPU收到中斷請求求后轉(zhuǎn)相應(yīng)的的事件處理程程序稱為中斷斷響應(yīng)9.3.1中斷的基本概概念中斷屏蔽:在中斷請求產(chǎn)產(chǎn)生之后，系系統(tǒng)用軟件方方式有選擇地地封鎖部分中中斷而允許其其余部分的中中斷仍能得到到響應(yīng)9.3.1中斷的基本概概念根據(jù)系統(tǒng)對中中斷處理的需需要，操作系系統(tǒng)一般對中中斷進行分類類并對不同的的中斷賦予不不同的處理優(yōu)優(yōu)先級，以便便在不同的中中斷同時發(fā)生生時，按輕重重緩急進行處處理。9.3.2中斷的分類與與優(yōu)先級根據(jù)中斷源產(chǎn)產(chǎn)生的條件，，中斷分為外中斷和內(nèi)中斷。外中斷：來自處理機機和內(nèi)存外部部的中斷。狹狹義上稱為中中斷內(nèi)中斷：在處理機和和內(nèi)存內(nèi)部產(chǎn)產(chǎn)生的中斷。。一般稱為陷陷阱(trap)9.3.2中斷的分類與與優(yōu)先級9.3.2中斷的分類與與優(yōu)先級為了按中斷源源的輕重緩急急處理響應(yīng)中中斷，操作系系統(tǒng)對不同的的中斷賦予不不同的優(yōu)先級級。如在UNIX系統(tǒng)中，分為為8級各中斷源的優(yōu)優(yōu)先級在設(shè)計計時給定，系系統(tǒng)運行時是是固定的。為了禁止中斷斷或屏蔽中斷斷，CPU的處理機狀態(tài)態(tài)字PSW中也設(shè)置有相相應(yīng)的優(yōu)先級級。如果中斷斷源的優(yōu)先級級高于PSW的優(yōu)先級，則則CPU響應(yīng)該中斷源源的中斷請求求，反之，CPU屏蔽該中斷源源的中斷請求求。CPU的優(yōu)先級則是是動態(tài)設(shè)定。。9.3.2中斷的分類與與優(yōu)先級中斷和陷阱的的區(qū)別：陷阱通常由處處理機正在執(zhí)執(zhí)行的現(xiàn)行指指令引起，而而中斷則是由由與現(xiàn)行指令令無關(guān)的中斷斷源引起的陷阱處理程序序提供的服務(wù)務(wù)為當前進程程所用，而中中斷不是CPU在執(zhí)行完一條條指令之后，，下一條指令令開始之前響響應(yīng)中斷，而而在一條指令令執(zhí)行中也可可以響應(yīng)陷阱阱9.3.2中斷的分類與與優(yōu)先級軟中斷是通信進程之之間用來模擬擬硬中斷的一一種信號通信信方式主要源于UNIX9.3.3軟中斷上節(jié)的中斷和和陷阱都是通通過硬件產(chǎn)生生相應(yīng)的中斷斷請求，看作作是硬中斷(1)CPU檢查響應(yīng)中斷斷的條件是否否滿足。(2)如果CPU響應(yīng)中斷，則則CPU關(guān)中斷，使其其進入不可再再次響應(yīng)中斷斷的狀態(tài)。(3)保存被中斷進進程現(xiàn)場。(4)分析中斷原因因，調(diào)用中斷斷處理子程序序。(5)執(zhí)行中斷處理理子程序。(6)退出中斷，恢恢復(fù)被中斷進進程的現(xiàn)場或或調(diào)度新進程程占據(jù)處理機機。(7)開中斷，CPU繼續(xù)執(zhí)行。9.3.4中中斷處理過過程中斷處理過程程如下：9.3.4中中斷處理過過程緩沖技術(shù)的目目的是為了提提高中央處理理機與外設(shè)的的并行程度速度差異－計算機系統(tǒng)統(tǒng)中的各種設(shè)設(shè)備(包括中央處理理機)的運行速度差差異甚大，CPU的運行速度是是以微秒甚至至以納秒計，，而設(shè)備的運運行速度則是是以毫秒甚至至以秒計9.4緩沖技術(shù)系統(tǒng)的負荷也也不均勻-有時時處處理理機機進進行行大大量量的的計計算算工工作作，，沒沒有有I/O操作作，，有有時時又又會會進進行行大大量量的的I/O操作，這兩個個極端都會造造成系統(tǒng)中的的一些設(shè)備過過于繁忙，一一部分設(shè)備過過于空閑，嚴嚴重地影響CPU與外設(shè)的并行行工作。9.4.1緩沖的引入設(shè)置緩沖區(qū)(器)，用緩沖技術(shù)來來匹配CPU與設(shè)備的速度度的差異和負負荷的不均勻勻，從而提高處處理機與外設(shè)設(shè)的并行程度度.凡是數(shù)據(jù)到達達和離去速度度不匹配的地地方均可采用用緩沖技術(shù)9.4.1緩沖的引入緩沖沖技技術(shù)術(shù)可可以以用用硬件件緩緩沖沖器器來實實現(xiàn)現(xiàn)，，在在設(shè)設(shè)備備控控制制器器中中有有硬硬件件緩緩沖沖器器，，通通常常容容量量較較小小軟件件緩緩沖沖技技術(shù)術(shù)是應(yīng)應(yīng)用用廣廣泛泛的的一一種種緩緩沖沖技技術(shù)術(shù)，，在在內(nèi)內(nèi)存存中中劃劃出出一一個個具具有有n個單單元元的的專專用用緩緩沖沖區(qū)區(qū)9.4.2緩沖沖的的種種類類緩沖沖技技術(shù)術(shù)的的實實現(xiàn)現(xiàn)：：根據(jù)據(jù)系系統(tǒng)統(tǒng)設(shè)設(shè)置置的的緩緩沖沖器器的的個個數(shù)數(shù)，，緩緩沖沖技技術(shù)術(shù)可可分分為為：：1、單單緩緩沖沖2、雙雙緩緩沖沖3、多多緩緩沖沖4、緩緩沖沖池池9.4.2緩沖沖的的種種類類最簡簡單單的的一一種種緩緩沖沖形形式式。單單緩緩沖沖在在設(shè)設(shè)備備和和處處理理機機之之間間設(shè)設(shè)置置一一個個緩緩沖沖器器。。對于于輸輸入入：：設(shè)設(shè)備備先先將將數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)送送入入緩緩沖沖區(qū)區(qū)，，OS再將將數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)傳傳給給進進程程對于于輸輸出出：：進進程程先先將將數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)傳傳入入緩緩沖沖區(qū)區(qū)，，OS再將將數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)送送出出到到設(shè)設(shè)備備9.4.2緩沖沖的的種種類類1、單單緩緩沖沖緩沖沖區(qū)區(qū)屬屬于于臨臨界界資資源源，，即即不允允許許多多個個進進程程同同時時對對一一個個緩緩沖沖區(qū)區(qū)操操作作，因因此此盡盡管管單單緩緩沖沖能能匹匹配配設(shè)設(shè)備備和和處處理理機機的的處處理理速速度度，，但但是是設(shè)備備和和設(shè)設(shè)備備之之間間不不能能通通過過單單緩緩沖沖達達到到并并行行操操作作9.4.2緩沖沖的的種種類類1、單單緩緩沖沖解決決外外設(shè)設(shè)之之間間并并行行工工作作的的最最簡簡單單的的辦辦法法是是設(shè)設(shè)置置雙雙緩緩沖沖。。在在雙雙緩緩沖沖方方案案中中，，具具體體的的做做法法是是為為輸輸入入或或輸輸出出操操作作設(shè)設(shè)置置兩兩個個緩緩沖沖區(qū)區(qū)buffer1和buffer2。9.4.2緩沖沖的的種種類類2、雙雙緩緩沖沖具體體原原理理：設(shè)設(shè)置置兩兩個個緩緩沖沖區(qū)區(qū)buf1和buf2。讀讀入入數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)時時，，首首先先輸輸入入設(shè)設(shè)備備向向buf1填入入數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)，，然然后后進進程程從從buf1提取取數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)，，在在進進程程從從buf1提取取數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)的的同同時時，，輸輸入入設(shè)設(shè)備備向向buf2中填填數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)。。當當buf1取空空時時，，進進程程又又從從buf2中提提取取數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)，，與與此此同同時時輸輸入入設(shè)設(shè)備備向向buf1填數(shù)數(shù)。。如如此此交交替替使使用用兩兩個個緩緩沖沖區(qū)區(qū)，，使使CPU和設(shè)設(shè)備備的的并并行行操操作作的的程程度度進進一一步步提提高高。。9.4.2緩沖沖的的種種類類2、雙雙緩緩沖沖分析析：：雙緩緩沖沖方方式式和和單單緩緩沖沖方方式式相相比比，，雖雖然然雙雙緩緩沖沖方方式式能能進進一一步步提提高高CPU和外外設(shè)設(shè)的的并并行行程程度度，，并并能能使使輸輸入入設(shè)設(shè)備備和和輸輸出出設(shè)設(shè)備備并并行行工工作作，，但但是是在在實實際際系系統(tǒng)統(tǒng)中中很很少少采采用用這這一一方方式式，，這這是是因因為為在在計計算算機機系系統(tǒng)統(tǒng)中中的的外外設(shè)設(shè)很很多多，，又又有有大大量量的的輸輸入入和和輸輸出出，，同同時時雙雙緩緩沖沖很很難難匹匹配配設(shè)設(shè)備備和和CPU的處處理理速速度度。。因因此此現(xiàn)現(xiàn)代代計計算算機機系系統(tǒng)統(tǒng)中中一一般般使使用用多多緩緩沖沖或或緩緩沖沖池池結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)。。9.4.2緩沖的的種類類2、雙緩緩沖當生產(chǎn)產(chǎn)和消消費數(shù)數(shù)據(jù)的的速度度基本本匹配配時，，雙緩緩沖能能獲得得較好好效果果。但但若兩兩者速速度相相差甚甚遠時時，效效果不不太理理想。。但隨隨著緩緩沖區(qū)區(qū)的數(shù)數(shù)量增增加，，使情情況有有所改改善。。因此此引入入多緩緩沖技技術(shù)9.4.2緩沖的的種類類3、多緩緩沖把多個個緩沖沖區(qū)連連接起起來組組成兩兩部分分，一一部分分專門門用于于輸入入，另另一部部分專專門用用于輸輸出的的緩沖沖結(jié)構(gòu)構(gòu)。9.4.2緩沖的的種類類3、多緩緩沖9.4.2緩沖的種類類3、多緩沖循環(huán)緩沖系統(tǒng)中有個個緩沖區(qū)鏈鏈首指針，，指向第一一個緩沖區(qū)區(qū)，每個緩緩沖區(qū)中有有一個指向向下一個緩緩沖區(qū)的指指針，最后后一個緩沖沖區(qū)中的指指針指向第第一個緩沖沖區(qū)，從而而形成環(huán)形緩沖區(qū)區(qū)鏈。系統(tǒng)可循循環(huán)使用這這些緩沖區(qū)區(qū)。用于輸輸入、輸出出時，還要要有兩個指指針I(yè)N和OUT。多緩沖區(qū)區(qū)一般用用于特定定的進程程，屬于于專用緩緩沖區(qū)，，當系統(tǒng)統(tǒng)較大時時，將會會有許多多這樣的的循環(huán)緩緩沖區(qū)，，這不僅僅要消耗耗大量的的內(nèi)存空空間，利利用率也也不高。。為了提高緩沖沖區(qū)的利用率率，目前廣泛泛流行公用緩緩沖池，池中中的緩沖區(qū)可可供多個進程程共享。9.4.2緩沖的種類3、多緩沖緩沖池由內(nèi)存存中一組大小小相等的緩沖沖區(qū)組成，池池中各緩沖區(qū)區(qū)的大小與用用于I/O的設(shè)備的基本本信息單位相相似，緩沖池池屬于系統(tǒng)資資源，由系統(tǒng)統(tǒng)進行管理。。緩沖沖池池中中各各緩緩沖沖區(qū)區(qū)可可用用于于輸輸出出信信息息，，也也可可用用于于輸輸入入信信息息，，并并可可根根據(jù)據(jù)需需要要組組成成各各種種緩緩沖沖區(qū)區(qū)隊隊列列。。9.4.2緩沖沖的的種種類類4、緩緩沖沖池池從自自由由主主存存中中分分配配一一組組緩緩沖沖區(qū)區(qū)即即可可構(gòu)構(gòu)成成緩緩沖沖池池。。1．緩緩沖沖池池的的結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)用來來標標識識該該緩緩沖沖器器和用用于于管管理理的的首首部部用于于存存放放數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)的的緩緩沖沖體體9.4.3緩沖沖池池的的管管理理圖9.9緩沖沖首首部部緩沖沖池池中中，，系系統(tǒng)統(tǒng)把把各各緩緩沖沖區(qū)區(qū)按按其其使使用用狀狀況況連連成成三三種種隊隊列列：：空白白緩緩沖沖隊隊列列em裝滿滿輸輸入入數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)的的輸輸入入緩緩沖沖隊隊列列in裝滿滿輸輸出出數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)的的輸輸出出緩緩沖沖隊隊列列out9.4.3緩沖沖池池的的管管理理9.4.3緩沖沖池池的的管管理理圖9.10緩沖沖區(qū)區(qū)隊隊列列9.4.3緩沖沖池池的的管管理理在緩緩沖沖池池中中，，有有4種工工作作緩緩沖沖區(qū)區(qū),即:(1)用于于收收容容設(shè)設(shè)備備輸輸入入數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)的的收收容容輸輸入入緩緩沖沖區(qū)區(qū)hin;(2)用于于提提取取設(shè)設(shè)備備輸輸入入數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)的的提提取取輸輸入入緩緩沖沖區(qū)區(qū)sin;(3)用于于收收容容CPU輸出出數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)的的收收容容輸輸出出緩緩沖沖區(qū)區(qū)hout;(4)用于于提提取取CPU輸出出數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)的的提提取取輸輸出出緩緩沖沖區(qū)區(qū)sout緩沖沖池池的的工工作作緩緩沖沖區(qū)區(qū)如如圖圖9.11所示示。。9.4.3緩沖沖池池的的管管理理圖9.11緩沖沖池池的的工工作作緩緩沖沖區(qū)區(qū)對緩緩沖沖池池的的管管理理由由如如下下幾幾個個操操作作組組成成:(1)從三種種緩沖沖區(qū)隊隊列中中按一一定的的選取取規(guī)則則取出出一個個緩沖沖區(qū)的的過程程take_buf(type);(2)把緩沖沖區(qū)按按一定定的選選取規(guī)規(guī)則插插入相相應(yīng)的的緩沖沖區(qū)隊隊列的的過程程add_buf(type,number);(3)供進程程申請請緩沖沖區(qū)用用的過過程get_buf(type,number);(4)供進程程將緩緩沖區(qū)區(qū)放入入相應(yīng)應(yīng)緩沖沖區(qū)隊隊列的的過程程put_buf(type,work_buf)。9.4.3緩沖池的的管理過程get_buf和put_buf的描述。。9.4.3緩沖池的的管理get_buf(type,number):beginP(RS(type))P(S(type))Pointerofbuffer(number)=take_buf(type,number)V(S(type))endput_buf(type,number):beginP(S(type))add_buf(type,number)V(S(type))V(RS(type))end由于設(shè)備、控控制器和通道道資源的有限限性，不是每每一個進程隨隨時隨地都能能得到這些資資源。進程必必須首先向設(shè)設(shè)備管理程序序提出資源申申請，然后由由設(shè)備分配程程序根據(jù)相應(yīng)應(yīng)的分配算法法為進程分配配資源.9.5設(shè)備分配設(shè)備的分配和和管理的數(shù)據(jù)據(jù)結(jié)構(gòu)：9.5.1設(shè)備分配用數(shù)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)備控制表DCT(DeviceControlTable)系統(tǒng)設(shè)備表SDT(SystemDeviceTable)控制器表COCT(COntrolerControlTable)通道控制表表CHCT(ChannelControlTable)是設(shè)備管理理的重要數(shù)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，，反映了每每臺設(shè)備的的特性、連連接和使用用的狀態(tài)等等信息。當當一臺設(shè)備備進入系統(tǒng)統(tǒng)時必須創(chuàng)創(chuàng)立相應(yīng)的的DCT,其內(nèi)容則根根據(jù)系統(tǒng)執(zhí)執(zhí)行情況動動態(tài)修改9.5.1設(shè)備分配用用數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)構(gòu)設(shè)備控制表表DCT(1)設(shè)備標識符符，設(shè)備標標識符用來來區(qū)別設(shè)備備。(2)設(shè)備類型，，反映設(shè)備備的特性，，例如是終終端設(shè)備、、塊設(shè)備或或字符設(shè)備備等。(3)設(shè)備地址或或設(shè)備號。。這個地址址既可以是是和內(nèi)存統(tǒng)統(tǒng)一編址的的，也可以以是單獨編編址的。9.5.1設(shè)備備分分配配用用數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)設(shè)備備控控制制表表的的內(nèi)內(nèi)容容：：9.5.1設(shè)備備分分配配用用數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)設(shè)備備控控制制表表的的內(nèi)內(nèi)容容：：(4)設(shè)備備狀狀態(tài)態(tài)，，指指設(shè)設(shè)備備是是處處理理工工作作還還是是空空閑閑中中。。(5)等待待隊隊列列指指針針，，等等待待使使用用該該設(shè)設(shè)備備的的進進程程組組成成等等待待隊隊列列，，其其隊隊首首和和隊隊尾尾指指針針存存放放在在DCT中。。(6)I/O控制制器器指指針針，，該該指指針針指指向向該該設(shè)設(shè)備備相相連連接接的的I/O控制器。。整個系統(tǒng)統(tǒng)一張，，為每個個物理設(shè)設(shè)備設(shè)一一項。反反映系統(tǒng)統(tǒng)中設(shè)備備資源的的狀態(tài)，，即系統(tǒng)統(tǒng)中有多多少設(shè)備備，有多多少是空空閑的，，有多少少已分配配給了哪哪些進程程9.5.1設(shè)備分配配用數(shù)據(jù)據(jù)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)控制制表SDT9.5.1設(shè)備分配配用數(shù)據(jù)據(jù)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)控制制表的內(nèi)內(nèi)容：(1)DCT指針，該該指針指指向有關(guān)關(guān)設(shè)備的的設(shè)備控控制表。。(2)正在使用用設(shè)備的的進程標標識。(3)設(shè)備類型型和設(shè)備備標識符符，該項項的意義義與DCT中的相同同。每個控制制器一張張，反映映I/O控制器的的使用狀狀態(tài)以及及和通道道的連接接情況等等(在DMA方式時，，該項是是沒有的的)9.5.1設(shè)備分配配用數(shù)據(jù)據(jù)結(jié)構(gòu)控制器表表COCT該表只在在通道控控制方式式的系統(tǒng)統(tǒng)中存在在，每個通道道一張，包括：：1.通道標示示符2.通道忙/閑標志3.等待獲獲得該該通道道的進進程隊隊列首首尾指指針9.5.1設(shè)備分分配用用數(shù)據(jù)據(jù)結(jié)構(gòu)構(gòu)通道控控制表表CHCT9.5.1設(shè)備分分配用用數(shù)據(jù)據(jù)結(jié)構(gòu)構(gòu)設(shè)備分分配原原則是是根據(jù)據(jù)設(shè)備備特性性、用用戶要要求和和系統(tǒng)統(tǒng)配置置情況況決定定的，，既要要充分分發(fā)揮揮設(shè)備備的使使用效效率，，盡可可能的的讓設(shè)設(shè)備忙忙，但但又要要避免免又要要不合合理的的分配配方法法造成成進程程死鎖鎖9.5.2設(shè)備分分配的的原則則設(shè)備分分配流流程圖圖靜態(tài)分分配：：在作業(yè)業(yè)級進進行的的，當當一個個作業(yè)業(yè)運行行之前前由系系統(tǒng)一一次分分配滿滿足需需要的的全部部設(shè)備備，這這些設(shè)設(shè)備一一直為為該作作業(yè)占占用，，直到到作業(yè)業(yè)撤消消。這這種分分配不不會出出現(xiàn)死死鎖，，但設(shè)設(shè)備的的利用用效率率較低低動態(tài)分分配：：在進程程執(zhí)行行過程程中根根據(jù)執(zhí)執(zhí)行需需要進進行。。9.5.2設(shè)備分分配的的原則則和策策略設(shè)備分分配方方式有有兩種種：1.先請求求先分分配：系統(tǒng)按按提出出請求求的先先后順順序進進行設(shè)設(shè)備分分配2.優(yōu)先級級高的的先分分配：系統(tǒng)按按提出出請求求的優(yōu)優(yōu)先級級順序序進行行設(shè)備備分配配9.5.2設(shè)備分分配的的原則則和策策略設(shè)備分分配的的策略略根據(jù)設(shè)設(shè)備的的特性性把設(shè)設(shè)備分分成獨獨占設(shè)設(shè)備、、共享享設(shè)備備和虛虛擬設(shè)設(shè)備三三種。。針對這這三種種設(shè)備備采用用三種種分配配技術(shù)術(shù):1.獨享分分配2.共享分分配3.虛擬分分配9.5.3設(shè)備分分配技技術(shù)獨占型型設(shè)備備有行行打印印機，，鍵盤盤，顯顯示器器。磁磁帶機機可作作為獨獨占設(shè)設(shè)備，，也可可作為為共享享設(shè)備備若對這這些設(shè)設(shè)備不不采用用獨享享分配配就會會造成成混亂亂。因因此對對獨占占設(shè)備備一般般采用用獨享享分配配，即即當進進程申申請獨獨占設(shè)設(shè)備時時，系系統(tǒng)把把設(shè)備備分配配給這這個進進程，，直到到進程程釋放放設(shè)備備9.5.3設(shè)備分分配技技術(shù)獨享分分配：：共享設(shè)備包包括磁盤，，磁帶和磁磁鼓。對這類設(shè)備備的分配是是采用動態(tài)態(tài)分配的方方式進行的的，當一個個進程要請請求某個設(shè)設(shè)備時，系系統(tǒng)按照某某種算法立立即分配相相應(yīng)的設(shè)備備給請求者者，請求者者使用完后后立即釋放放9.5.3設(shè)備分配技技術(shù)共享分配：：系統(tǒng)中獨占占設(shè)備的數(shù)數(shù)量總是有有限的，這這些獨占設(shè)設(shè)備一旦分分配給某個個進程往往往只有很少少時間在